晶閘管硅控整流器的基本知識與特點

一般來說，在設計電子工程和一般電路時，我們使用許多電氣和電子元件。這些基本組件包括電阻器，晶體管，電容器，二極管，電感器，LED，晶閘管或可控硅整流器，集成電路等。整流器分為兩類：不可控整流器（二極管）和可控整流器（晶閘管）。實際上，許多工程學生和電子愛好者都希望了解電子電氣元件的基本知識。但是，在這篇文章中我們來詳細討論一下晶閘管或者可控硅整流器的基礎知識和特性。

硅控整流器

晶閘管或可控硅是一種多層半導體器件，與晶體管相似。可控硅整流器由三個端子（陽極，陰極和柵極）組成，不像兩端二極管（陽極和陰極）整流器。當二極管的陽極電壓大于陰極電壓時，二極管被稱為不受控制的整流器（在正向偏置條件下沒有任何控制）。

但是，即使陽極電壓大于陰極電壓，可控硅整流器也不會導通，除非（第三端）柵極端子被觸發。因此，通過向柵極端子提供觸發脈沖，我們可以控制晶閘管的操作（ON或OFF）。因此，晶閘管也稱為可控整流器或可控硅。

硅控整流器基礎

與二極管中的兩層（PN）和晶體管中的三層（PNP或NPN）不同，可控硅由四層（PNPN）和三個PN結串聯而成。可控硅或可控硅由圖中所示的符號表示。

可控硅整流器也是一種單向器件，因為它只能在一個方向上傳導。通過適當觸發，晶閘管可以用作開路開關，也可以用作整流二極管。但晶閘管不能作為放大器使用，只能用于門極觸發脈沖控制的開關操作。

晶閘管可以用多種材料制造，如硅，碳化硅，砷化鎵，氮化鎵等。但是，由于硅的良好的導熱性，高電流能力，高電壓能力和經濟的加工性使其比其他用于制造晶閘管的材料更受青睞，因此它們也被稱為可控硅整流器。

硅控整流器工作原理

晶閘管的工作可以從可控硅的三態工作模式來理解。晶閘管的三種工作模式如下：

一、反向阻塞模式

二、轉發阻止模式

三、正向導通模式

反向阻止模式

如果我們反轉晶閘管的陽極和陰極連接，則下部和上部二極管反向偏置。因此，沒有傳導路徑，所以沒有電流流動。因此，被稱為反向阻止模式。

轉發阻止模式

一般來說，沒有任何觸發脈沖到柵極端，硅控整流器保持關斷，指示沒有電流在正向（從陽極到陰極）流動。這是因為我們連接了兩個二極管（上，下二極管都是正向偏置的），形成一個晶閘管。但是，這兩個二極管之間的連接是反向偏置的，這消除了從上到下的電流流動。因此，這個狀態被稱為前向阻塞模式。在這種模式下，即使晶閘管像傳統的正向偏置二極管那樣具有條件，但由于柵極端不被觸發，所以它不會導通。

正向導通模式

在正向導通模式下，陽極電壓必須大于陰極電壓，第三端子柵極必須適當地觸發晶閘管的導通。這是因為，無論何時觸發柵極端子，下部晶體管將導通上部晶體管上的哪個開關，然后上部晶體管導通下部晶體管，從而晶體管彼此激活。這兩個晶體管的內部正反饋過程重復，直到兩個都完全激活，然后電流將從陽極到陰極。所以，這種可控硅的工作模式被稱為正向導通模式。

硅控整流器特性

該圖顯示了可控硅整流器的特性，也代表了三種不同模式下的晶閘管操作，例如反向阻斷模式，正向阻斷模式和正向導通模式。晶閘管的VI特性也代表了反向阻斷電壓，正向阻斷電壓，反向擊穿電壓，保持電流，擊穿電壓等，如圖所示。

硅控整流器應用

可控硅整流器應用于大電流，大電流的電路中，如電流大于1kV或大于100A的電力系統電路。

晶閘管專門用于減少電路中的內部功率損耗。可控硅整流器可用于控制電路中的功率，而無需使用晶閘管的開關控制來實現任何損耗。

可控硅整流器也用于整流目的，即從交流電到直流電。通常，可控硅用于交流 - 交流轉換器（cycloconverters），這是可控硅最常見的應用。

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